基于Labview的电子秤设计

熊强强+耿健

【摘要】 设计了一套基于虚拟仪器Labview的电子秤系统。该套电子称系统采用了模块化的编程思想，利用虚拟仪器Labview作为开发平台环境，具体分为软件部分和硬件部分两大块，其中，硬件部分包括测量传感器电路、信号调理电路、以及数据采集电路三大部分，软件模块分为登录、配置、图形显示以及数据显示四大部分。通过以上软、硬件的设计可以实现在通过对于物体重量的测量到Labview虚拟仪器的显示，并且能够保存相关的数据，以便以后进行查看和分析。

【关键字】 电子秤 虚拟仪器 数据采集 Labview

一、引言

在当今这种快节奏的环境中，科学技术的不断进步和人们生活的需要使得电子秤的功能和作用不断的扩大。电子秤已经远远不是满足于简单的称重的功能，应当会朝着智能化、信息化的方向发展，故此，设计一款性能优秀、价格适中的电子称也就成为了各大高校、科研院所的一个热门话题。

二、硬件设计

2.1 硬件总体方案

电子秤中，就硬件部分而言，其组成结构主要由测量重量并且传输压力信号的传感器电路、信号转换和数据采集的电路，以及最后计算机上的数据处理软件。

2.2 全桥测量电桥

在全桥型的测量电路中，需要将受力性质相同的两个电阻应变片相互连接在电桥的对边，如果电阻应变片的初始电阻值为R1=R2=R3=R4，其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时，其桥路输出电压Uout=KEε。桥式测量电路包括四个电阻，电阻应变片电阻可以是这四个电阻中的任何一个，电桥的两个对角线分别接入工作电压U和输出电压Uo。

2.3 三运放电路

本次试验设计中，我们采用的是三运放大电路，其主要的元件是三运放大器。一般情况下，在很多需要使用A/D转换和数字采集的单片机系统中，传感器所输出的模拟信号比较微弱，所以需要通过一个放大器对模拟信号进行一定程度的放大，来满足A/D转换器对输入信号电平的要求。

2.4 数据采集卡

PCI-6024E 数据采集卡支持DMA方式以及双缓冲区模式，这样就能够保证对信号进行连续的测量和收集。将PCI-6024E 数据采集卡连接到计算机主板上的PCI插槽中，接好50芯的数据线和转接板等多个附件。安装好硬件部分后，相应的LabVIEW和NI-DAQ就会出现在Measurement& Automation Explorer的Configuration>Mysystem> Devices and Interfaces列表中。在名为PCI-6024E的设备上单击右键在对话框中选择NI PCI-6024E一项：“DEV1”，然后进行Properties对话框配置、自我配置、Test Panels、AO测试、DI/O测试、Counter I/O 测试、复位设备、创建任务。

三、 软件设计

3.1 软件总体设计流程图

电子秤的软件环境是Labview2012，在Labview2012下，采用的是图形化的编程语言，程序主要由标定、称重和查看三个部分构成。

一开始就需要初始化设计，然后进行数据通道配置，接下来进行菜单的选择，是否需要标定，如果需要就进行标定，这一步利用到了一些算法，比如软件线性拟合。如果选择了不需要标定就开始对于所测量的物体进行称重，如果这时不需要称重也可以选择是否需要查看历史记录，最后当这一切都完成后，就结束了本次操作。

3.2 程序框图

本次试验设计的框图由五个模块构成，即用户登录模块、主机控制模块、数据处理模块、数据输入模块和储存模块。

上图1为登录程序及其初始化程序框图，实现的功能是在进行整个系统的初始化同时对于用户及其密码的进行登录的判断，同时允许用户从新设置密码。

上图2是对于人机操作的处理循环程序框图，所实现的功能是将循环往复地显現当前信号采集的状态。

该图3程序框图所实现的功能是按照预先设定的要求，对于数据进行采集、保存、和处理（显示或者调取以往的历史数据）。

参 考 文 献

[1]张璇.Labview设计基础[J]. 电子测量与仪器学报2009

[2]吴刚.模拟电子技术[D].吉林：吉林大学.2002.

[3]徐勇军.数字电子技术[M].北京：电子工业出版社.2005.